(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210669671.1 (22)申请日 2022.06.14 (71)申请人 广东天太 机器人有限公司 地址 528322 广东省佛山市顺德区大良10 5 国道大墩段 （5-1号地块） 六号综合楼 三层 （广珠公路红岗路段23号之9） (72)发明人 陈统书　何志雄　詹友军　 (74)专利代理 机构 佛山市禾才知识产权代理有 限公司 4 4379 专利代理师 刘羽波　陈嘉琦 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) B23K 37/02(2006.01) (54)发明名称 一种基于特征点对接的工业机器人控制系 统及方法 (57)摘要 一种基于特征点对接的工业机器人控制系 统及方法， 其中系统包括工业机器人与位置采集 模块， 工业机器人设置有焊接机械臂， 焊接机械 臂与位置采集模块电联接； 位置采集模块设置于 传输履带的前端， 位置采集模块用于在零件进入 到传输履带时， 获取每一个零件在传输履带上的 Y轴坐标， 并将每一个零件的Y轴坐标逐一发送给 焊接机械臂； 焊接机械臂包括图像采集模块、 识 别模块以及控制模块； 图像采集模块用于接收位 置采集模块所发送的Y轴坐标， 并将图像采集模 块的采集范围限定在Y轴坐标处。 通过位置采集 模块提前采集零件在传输履带上的Y轴坐标， 使 焊接机械臂的图像获取范围限定在Y轴坐标处， 即可减少焊接机械臂的识别数量， 加快焊接机械 臂的识别速度。 权利要求书5页 说明书15页 附图4页 CN 115026822 A 2022.09.09 CN 115026822 A 1.一种基于特征点对接的工业机器人控制系统， 其特征在于， 包括工业机器人与位置 采集模块， 所述工业机器人设置有焊接 机械臂， 所述焊接 机械臂与位置采集模块电联接； 所述位置采集模块设置于传输履带的前端， 所述位置采集模块用于在零件进入到传输 履带时， 获取每一个零件在传输履带上 的Y轴坐标， 并将每一个零件的Y轴坐标逐一发送给 焊接机械臂； 所述焊接 机械臂包括图像采集模块、 识别模块以及控制模块； 所述图像采集模块用于接收所述位置采集模块所发送的Y轴坐标， 并将所述图像采集 模块的采集范围限定在所述Y轴坐标处； 所述图像采集模块还用于当存在有零件进入到所述图像采集模块的采集范围内时， 对 零件进行拍摄， 获取零件的图像信息， 并将所述图像信息发送给 所述识别模块； 所述识别模块用于接收所述图像信 息， 并采用多个不同角度的识别模板图对零件进行 识别， 判断零件是否为需要焊接的目标零件， 若 是， 获取识别模板图中与目标零件匹配得分 最高的模板图作为坐标选定模板图， 对坐标选定模板图执行旋转和位移， 直到所述坐标选 定模板图与所述目标零件的重合度满足阈值， 从所述坐标选定模板图中选取焊接点的焊接 坐标， 并将焊接坐标发送给控制模块； 所述控制模块接收所述焊接坐标以及获取传输履带的运动速度， 并控制焊接机械臂移 动焊接坐标处， 根据传输履带的运动速度对X轴坐标进行 更新， 对目标零件进行追踪焊接 。 2.根据权利要求1所述的一种基于特征点对接的工业机器人控制系统， 其特征在于， 所 述识别模块包括 准备模块； 其中所述 准备模块包括模板制作子模块、 识别特 征提取子模块以及存 储子模块； 所述模板制作子模块用于制作多个模板图， 其中每一个模板图对应一个不同的整数角 度； 所述识别特 征提取子模块包括梯度量 化单元以及提 起单元； 所述梯度量化单元用于对多个模板图进行第一层金字塔方向梯度量化以及第二层金 字塔方向梯度量 化， 分别获得多个模板图所对应的识别特 征； 所述提起单元用于以当前角度为表列获取 所述识别特 征； 所述存储子模块用于存 储不同角度表列中的所有识别特 征。 3.根据权利要求2所述的一种基于特征点对接的工业机器人控制系统， 其特征在于， 所 述识别模块包括还匹配模块； 所述匹配模块包括处 理子模块以及得分计算子模块； 所述处理子模块包括： 金字塔线性内存数据容器处理单元、 平移单元与相似度响应矩 阵图获取单元； 其中所述金字塔线性内存数据容器处理单元用于对图像信 息进行梯度提取和量化， 创 建两层金字塔线性内存数据容器， 将图像信息线 遍历两层金字塔的数据； 所述平移单元用于对图像信息量化梯度进行4*4的范围内按位平移， 得到的16张图逐 像素后执 行或操作， 得到梯度扩散后图像信息的扩散梯度矩阵 图； 所述相似度响应矩阵图获取单元用于通过与操作， 将图像信 息的扩散梯度矩阵图转换 为前四个方向和后四个方向的梯度矩阵图， 通过预设的查找表， 找出各个梯度矩阵图角度 与查找表中各个角度的最大相似度， 其中所述查找表为预先计算好的8个方向的各种组合权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 115026822 A 2的表； 获取8个相似度响应矩阵图， 将所有的相似度响应矩阵图转成16阶或64阶的格式进行 线性化存储在连续的所述线性内存数据容器内； 所述得分计算子模块包括调用单 元以及相似度计算单 元； 所述调用单元用于调用所述存储子模块中的两层金字塔， 并根据8个相似度响应矩阵 图， 找到两层金字塔的线性内存的访问入口， 获取每一个角度对应的识别特 征； 相似度计算单元用于对图像信 息以及识别特征进行匹配， 获取图像信 息与每一个角度 的识别特征的匹配得分， 判断最高的匹配得分是否大于阈值， 若 大于， 则判所述图像信息的 内容为目标零件， 获取最高的匹配得分对应的模板作为 坐标选定模板。 4.根据权利要求3所述的一种基于特征点对接的工业机器人控制系统， 其特征在于， 所 述识别模块还 包括修正模块； 所述修正模块包括目标零件提取子模块、 识别特 征关联子模块以及旋转平 移子模块； 所述目标零件提取子模块用于以亚像素点的方式将目标零件的边框从所述图形信息 中进行提取， 得到目标边框， 并将所述目标边框发送给 所述识别特 征关联子模块； 所述识别特征关联子模块用于按照比例将目标边框上的识别特征以及其余识别特征 组合成第一识别点， 根据第一识别点找出所述模板图上与所述第一识别点所对应的第二识 别点； 获取所有第 一识别点和与其对应第 二识别点之间的距离， 判断所有第 一识别特征点与 其对应第二识别点之间的距离是否大于距离阈值， 若满足， 则获取满足距离阈值第一识别 特征的数量， 并判断数量是否满足第一数量阈值， 若满足， 则向所述旋转平移子模块 发出修 正指令； 所述旋转平移子模块接收所述修正指令， 并将所述第 一识别点与第 二识别点代入至变 化矩阵中， 修 正模板图的位姿， 得到修 正后的模板图。 5.根据权利要求4所述的一种基于特征点对接的工业机器人控制系统， 其特征在于， 所 述修正模块还 包括验证子模块； 所述验证子模块用于获取当前模板图位姿的修改次数以及所有第一识别点与第二识 别点之间的距离， 并判断修正后的模板图上满足距离阈值的第二识别点数量以及模板图的 修正次数； 当满足距离阈值的第二识别点数量小于第二数量阈值且模板图修正次数小于次数阈 值， 则使用上一次变化矩阵对当前变化矩阵进行更新， 继续 发出修正指令， 对模板图继续修 正， 直到满足距离阈值的第二识别点数量大于第二数量阈值或模板图修正次数等于次数阈 值。 6.一种基于特征点对接的工业机器人控制方法， 应用于权利要求1～5任一所述一种基 于特征点对接的工业机器人控制系统， 所述工业机器人设置有焊接机械臂， 其特征在于， 包 括以下步骤： 步骤S1： 在零件进入到传输履带时， 获取每一个零件在传输履带上的Y轴坐标， 并将每 一个零件的Y轴坐标 逐一发送给焊接 机械臂； 步骤S2： 焊接 机械臂接收Y轴坐标， 并将所述焊接 机械臂限位在所述Y轴坐标处； 当存在有零件进入到所述焊接机械臂的图像采集范围内时， 所述图焊接机械臂对零件权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 115026822 A 3